第八章 发酵设备和反应器(下)
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发酵设备与反应器PPT课件
最低一挡搅拌器下面，管口与罐底的距离约 40mm，气速20m/s
空气分布. 器
22
7 消泡装置 ➢ 作用：打碎泡沫，防止逃逸 ➢ 长度：约为罐径的0．65倍。 ➢ 安装在发酵罐内转动轴的上部或安装在发酵
罐排气系统上，可将泡沫打破或将泡沫破碎 分离成液态和气态两相的装置 ➢ 最简单实用的是耙式消泡器
第八章 发酵设备与反应器
主讲：鲍成满
.
1
生物反应过程示意图
.
2
一 生物反应器概述 二 微生物细胞反应器——发酵罐 三 发酵罐的放大
.
3
一 生物反应器概述
❖ 生物反应器：是利用酶或生物体（如微生 物）所具有的生物功能，在体外进行生化 反应的装置系统。
❖ 生物反应器的作用：为生物反应提供一个 体外优化的物理、化学环境，以获到更多 需要地生物量或代谢产物。
➢ 圆筒体锥底立式发酵 罐(简称锥形罐)，已 广泛用于发酵啤酒生 产。
.
37
❖ 设备外形特点
➢ 一般置于室外
➢ 罐体圆柱形，罐顶椭圆封头，锥形体底。锥 底角取排出角为73~75˚，对于贮酒罐，常取 锥角为120~150 ˚
➢ 筒体直径(D)和筒体高度(H)是主要特性参数
。单酿罐一般是D：H＝1：1~2。对两罐法
❖ 相同搅拌功率下，翻动流体的能力： 箭叶式 > 弯叶 > 平叶
.
16
3 挡板 ➢ 作用：防止液面中心产生漩涡，改变液流的
方向，促使液体激烈翻动，增加溶解氧
(W )Z(0.1~0.1)2 DZ0.5
D
D
式中:
D—罐的直径 Z—挡板数 W—挡板宽度
.
17
➢ 通常挡板宽度取（0.1-0.12）D，装设4-6块即 可满足全挡板条件（所谓“全挡板条件”是 指在一定转速下再增加挡板或其它附件而搅 拌功率仍保持不变，漩涡基本消失
空气分布. 器
22
7 消泡装置 ➢ 作用：打碎泡沫，防止逃逸 ➢ 长度：约为罐径的0．65倍。 ➢ 安装在发酵罐内转动轴的上部或安装在发酵
罐排气系统上，可将泡沫打破或将泡沫破碎 分离成液态和气态两相的装置 ➢ 最简单实用的是耙式消泡器
第八章 发酵设备与反应器
主讲：鲍成满
.
1
生物反应过程示意图
.
2
一 生物反应器概述 二 微生物细胞反应器——发酵罐 三 发酵罐的放大
.
3
一 生物反应器概述
❖ 生物反应器：是利用酶或生物体（如微生 物）所具有的生物功能，在体外进行生化 反应的装置系统。
❖ 生物反应器的作用：为生物反应提供一个 体外优化的物理、化学环境，以获到更多 需要地生物量或代谢产物。
➢ 圆筒体锥底立式发酵 罐(简称锥形罐)，已 广泛用于发酵啤酒生 产。
.
37
❖ 设备外形特点
➢ 一般置于室外
➢ 罐体圆柱形，罐顶椭圆封头，锥形体底。锥 底角取排出角为73~75˚，对于贮酒罐，常取 锥角为120~150 ˚
➢ 筒体直径(D)和筒体高度(H)是主要特性参数
。单酿罐一般是D：H＝1：1~2。对两罐法
❖ 相同搅拌功率下，翻动流体的能力： 箭叶式 > 弯叶 > 平叶
.
16
3 挡板 ➢ 作用：防止液面中心产生漩涡，改变液流的
方向，促使液体激烈翻动，增加溶解氧
(W )Z(0.1~0.1)2 DZ0.5
D
D
式中:
D—罐的直径 Z—挡板数 W—挡板宽度
.
17
➢ 通常挡板宽度取（0.1-0.12）D，装设4-6块即 可满足全挡板条件（所谓“全挡板条件”是 指在一定转速下再增加挡板或其它附件而搅 拌功率仍保持不变，漩涡基本消失
第八章生物反应器
第八章生物反应器教学目标：掌握返混的概念；了解理想反应器模型；了解发酵罐的基本结构。
教学重点：返混的概念；发酵罐的基本结构。
教学难点：发酵罐的基本结构。
课时：6学时生物反应器：利用生物催化剂进行生物技术产品生产的反应装臵。
（古代欧洲用牛胃盛牛奶，牛胃中的活性物质把牛奶转化为乳酪。
牛胃便是生物反应器，活性物质是凝乳酶）第一节生物反应器基本知识一、生物反应器类型1、按操作方式分：间歇、连续、半连续；2、按照反应器内流体流动及物料混合程度：理想、非理想；3、按照几何构型和结构特征：罐式、管式、塔式、膜式；4、按照相态：非均相、均相；5、按照流体与固体催化剂的接触方式：固定床、流化床；6、按照所使用的催化剂：酶催化反应期、微生物反应器。
例如：葡萄糖被葡萄糖异构酶所催化是单一的酶催化反应，所需的反应器为酶反应器。
葡萄糖发酵成乙醇是由微生物酵母生产的一系列酶在无氧条件下催化而成的产品，所用酶反应器为发酵罐。
随着生物工程技术的发展，动植物细胞逐渐从实验室规模过渡到生产规模。
动植物细胞培养是指动物或植物在体外条件下进行培养繁殖，此时细胞虽然生长增多，但不再形成组织。
动植物培养与微生物培养有较大区别，首先是动物细胞没有细胞壁，而且大多数哺乳动物细胞附着在固体或半固体表面才能生长，并对培养基的营养要求苛刻等原因，所以强烈的机械搅拌与通气鼓泡产生较大的剪切力都会损伤细胞，使细胞破裂。
植物细胞具有细胞壁，可以像微生物一样在液体中悬浮培养，但对流体的剪切力的耐受性比微生物低，再加上动物细胞的生长比微生物缓慢，并且动物细胞培养条件又非常适合杂菌生长。
所以反应器在结构上有特殊要求。
二、生物反应器设计内容与开发趋势1、设计内容：生物反应器在生物工程中处于极为重要的中心地位，它通常影响整个过程经济效益的重要方面。
反应器设计的基本准则是操作状态最佳化。
（1）反应器类型：根据生产工艺特征、反应及物料特性等因素确定反应器的操作方式、结构类型、传动和流动方式等。
《发酵设备与反应器》课件
02
选择合适的材料
03
设计合理的结构
根据工艺条件和物料特性，选择 耐腐蚀、耐高温、耐高压的材料 。
根据工艺要求和操作条件，设计 合理的进料、出料、热交换等结 构。
反应器的操作与控制
操作规程制定
制定详细的操作规程，包括开车、停车、异 常处理等。
温度控制
通过调节加热或冷却介质流量，控制反应温 度在设定范围内。
效率，同时降低了能耗和排放。
某科研机构的微生物发酵实验设备
03
采用智能控制系统，实现了对实验设备的远程监控和自动控制
，提高了实验的准确性和可重复性。
05
发酵设备与反应器的维护与 保养
日常维护
清洁设备表面
每天工作结束后，用软布擦拭设备表面，保持清洁。
检查设备运行状况
每天开机前，检查设备各部件是否正常，确保无异常 声音和振动。
。
可靠性原则
选择具有良好口碑和稳 定性能的设备，以确保 发酵过程的稳定性和可
靠性。
环保性原则
优先选择低能耗、低排 放的设备，以降低对环
境的影响。
优化方法
工艺优化
通过对发酵工艺的优化，提高设备的利用率 和生产效率。
智能控制
引入智能控制系统，实现对设备的远程监控 和自动控制，提高设备的自动化水平。
设备改造
通过对设备的局部改造或升级，提高设备的 性能和效率。
维护保养
建立完善的设备维护保养体系，确保设备的 长期稳定运行。
实际应用案例
某生物制药公司的发酵罐选型
01
根据生产规模和工艺要求，选择了适合的发酵罐类型，并通过
优化工艺参数，提高了发酵效率。
某食品企业的酒精发酵设备升级
发酵工程 第八章 发酵设备与反应器 ppt课件
生物反应器应具有适宜的径高比 应承受一定的压力 有搅拌通风装置的反应器应能使气液固三相充分混合，
满足物料必须的溶氧需求 反应器应有恰当的冷却装置和冷却面积，满足生物体
生长代谢过程中的温度要求
9
发酵工程 第八章 发酵设备与反应器
反应器应尽量减少死角，消除藏垢积污场所，保证灭菌彻 底
尽量减少法兰连接，防止因设备震动和热膨胀，引起法兰 连接处移位，造成污染
13
发酵工程 第八章 发酵设备与反应器
罐体圆柱形，罐顶为椭圆封头，罐底为圆锥形。 筒体直径(D)和筒体高度(H)是主要特性参数。D：H＝1：
1.5-6。增加H有利于加速发酵，降低H有利于啤酒的自然澄 清。 发酵罐锥底角一般为60-130°考虑到发酵中酵母自然沉降 最有利，以70°为好。
14
发酵工程 第八章 发酵设备与反应器
发酵工程 第八章 发酵设备与反应器
罐顶：进料管，补料管， 排气管和压力表管等。
罐底：出料管，进气管 等。
罐身：冷却水进出管， 进空气管，温度计管和 测控仪表接口。
35
发酵工程 第八章 发酵设备与反应 器
（1）搅拌器的主要作用：混合和传质 溶氧：使通入的空气分散成小气泡并与发酵液充分混合，使气
40
发酵工程 第八章 发酵设备与反应器
因为气体不是直接被搅拌器剪碎而分散的，而是首先在浆 叶的背面形成稳定的气穴，而后气穴在尾部破裂，这些小 气泡在离心力的作用下被甩出而分散至液体内。气穴的存 在使得Rushton涡轮的效率降低，特别在高气速下，有时 整个搅拌器被气穴包围，搅拌器近似空转，效率很低，气 体穿过搅拌器直接上升到液面。
加速发酵，C.C.T发酵和传统发酵相比，由于发酵基质(麦 汁)和酵母对流获得强化，可加速发酵。
满足物料必须的溶氧需求 反应器应有恰当的冷却装置和冷却面积，满足生物体
生长代谢过程中的温度要求
9
发酵工程 第八章 发酵设备与反应器
反应器应尽量减少死角，消除藏垢积污场所，保证灭菌彻 底
尽量减少法兰连接，防止因设备震动和热膨胀，引起法兰 连接处移位，造成污染
13
发酵工程 第八章 发酵设备与反应器
罐体圆柱形，罐顶为椭圆封头，罐底为圆锥形。 筒体直径(D)和筒体高度(H)是主要特性参数。D：H＝1：
1.5-6。增加H有利于加速发酵，降低H有利于啤酒的自然澄 清。 发酵罐锥底角一般为60-130°考虑到发酵中酵母自然沉降 最有利，以70°为好。
14
发酵工程 第八章 发酵设备与反应器
发酵工程 第八章 发酵设备与反应器
罐顶：进料管，补料管， 排气管和压力表管等。
罐底：出料管，进气管 等。
罐身：冷却水进出管， 进空气管，温度计管和 测控仪表接口。
35
发酵工程 第八章 发酵设备与反应 器
（1）搅拌器的主要作用：混合和传质 溶氧：使通入的空气分散成小气泡并与发酵液充分混合，使气
40
发酵工程 第八章 发酵设备与反应器
因为气体不是直接被搅拌器剪碎而分散的，而是首先在浆 叶的背面形成稳定的气穴，而后气穴在尾部破裂，这些小 气泡在离心力的作用下被甩出而分散至液体内。气穴的存 在使得Rushton涡轮的效率降低，特别在高气速下，有时 整个搅拌器被气穴包围，搅拌器近似空转，效率很低，气 体穿过搅拌器直接上升到液面。
加速发酵，C.C.T发酵和传统发酵相比，由于发酵基质(麦 汁)和酵母对流获得强化，可加速发酵。
发酵工程_韩北忠_第八章发酵中试的比拟放大
三 比拟放大和它的基本方法
• 首先必须找出表征着此系统的各种参数， 首先必须找出表征着此系统的各种参数， 将它们组成几个具有一定物理含义的无 因次数，并建立它们间的函数式， 因次数，并建立它们间的函数式，然后 用实验的方法在试验设备中求得此函数 式中所包含的常数和指数， 式中所包含的常数和指数，则此关系式 在一定条件下便可用作为比似放大的依 据。比拟放大是化工过程研究和生产中 常用的基本方法之一。 常用的基本方法之一。
• （一）恒周线速度 丝状菌发酵受剪率、特别是搅拌叶轮尖端 线速度的影响较为明显。如果仅仅保持kLa相 等或Po/V相等，可能会导致严重的失误。在 P /V Po/V相等的条件下，D/T比越小，造成的剪率 越大，也有利于菌丝团的破碎和气泡的分散， 这对于产物抑制的发酵有重要意义。所以，对 于这类发酵体系，搅拌涡轮周线速度也被认为 是比拟放大的基准之一。
其他的比拟放大方法
其他的比拟放大方法
• （二）恒混合时间 混合时间的定义是把少许具有与搅拌 罐内的液体相同物性的液体注入搅拌罐内，两 者达到分子水平的均匀混合所需要的时间。 混合时间主要与发酵液的粘度有关，通常， 低粘度的液体混合时间要少于高粘度的液体。 另外，放大罐的体积越大，混合时间就越长。
其他的比拟放大方法
以kLa为基准的比拟放大法
• 有的菌种在深层发酵时耗氧速率很快， 因此溶氧速率能否与之平衡就可能成为 生产的限制性因素。耗氧速率可以用实 验法测定。在小型试验发酵罐里进行发 酵过程，用适当的仪器记录发酵液中的 溶氧浓度。
Hale Waihona Puke • 例： 某厂试验车间用枯草杆菌在100升 罐中进行生产。—淀粉酶试验， 获得良 好成绩。放大至20立方米罐。
按照计算p来计算发酵罐的放大原则三四恒定剪切力恒定叶端速度放大剪切力与搅拌桨叶端速度成正比在恒定体积功率放大时一般维持n不变n为搅拌桨转速d为搅拌桨直径五恒定的混合时间t放大另外还有人主张考虑nre及动量因子来放大等这里就不一一介绍了
发酵工程 (第8章)
3、主要结构参数（自习）
4、主要性能指标（自习）
5、典型的气升环流发酵罐
BIOHOCH多气升管废水处理生化反应器
（三）机械搅拌自吸发酵罐
四弯叶自吸式叶轮转子
六直叶自吸式叶轮转子
转子（叶轮、自吸搅拌器）
定子（导轮）
三、固体培养设备
（一）自然通风固体曲发酵设备
曲架、曲盘、帘子
（二）机械通风固体曲发酵设备
1一输送带 2一高位料斗 3一送料小车 4一曲料室 5一进出料机 6一料斗 7一输送带 8一鼓风机 9一空调室 10一循环风道 11-室闸门
四、动植物细胞培育反应器
（一）动物细胞培养生物反应器
1、动物细胞悬浮培养反应器
双臂磁搅拌細胞培养瓶 双侧臂Celstir瓶
四臂磁搅拌細胞培养瓶 四侧臂Celstir瓶
10－空气排放口 11－空气，CO2混合室
12－收集（取样）口
密闭式光生物反应器优点： （1）无污染，能实现单种、纯种培养 （2）培养条件易于控制
（3）培养密度高，易收获
（4）适合于所有微藻的光自养培养，尤其适 合于微藻代谢产物的生产 （5）有较高的光照面积与培养体积之比，光能 和CO2利用率较高等突出优点
全挡板条件下 的搅拌流型
c、轴封
单端面机械轴封示意图
1 静环与罐体之间的密封：通常用 各种形状有弹性的辅助密封圈来防 止液体从静环与罐体之间泄漏。这 是一静密封。
单端面机械轴封 1- 弹簧 2- 动环 3- 硬质合金 4- 静环 5- O形密封圈
单端面机械轴封示意图
2 动环与轴之间的密封：也是用 各种形状有弹性的辅助密封圈来 防止液体从动环与轴之间泄漏。 这是一个相对静止的密封。但当 端面磨损时，允许其作补偿磨损 的轴向移动，这个补偿移动是靠 弹簧或波纹板来实现的。
2019年-第八章发酵设备与反应器-PPT精选文档
气升式反应器与机械搅拌通风反应器的不同
在于无机械搅拌
特点
反应溶液分布均匀 较高的溶氧速率和溶氧效率 剪切力小，对生物细胞损伤小 传热良好 结构简单，易于加工制造。
气升式反应器有多种形式，比较典型的两种
形式
气升内环流发酵罐
气升外环流发酵罐
典型的气升环流发酵罐
ICI压力循环气升发酵罐
酶反应器 发酵罐
光合生物反应器开发
二 微生物细胞反应器——发酵罐
发酵罐：微生物细胞反应器，是为微生物
生长和产物形成提供良好环境的容器。
按微生物对氧的需求
好氧发酵罐 厌氧发酵罐
（一） 好氧发酵罐—机械搅拌式发酵罐
机械搅拌式发酵罐（通用型发酵罐）
大型发酵罐
利用机械搅拌器的作用，使空气和发酵 液充分混合，促使氧在发酵液中溶解，以 保证供给微生物生长繁殖、发酵所需要的 氧气。 机械搅拌通风发酵罐占主导地位，约为总 发酵罐的７０－８０％。
罐材料
大型C.C.T均采用碳钢加涂料或不锈钢两 种材料制成。啤酒是酸性液体，能造成铁 的电化学腐蚀，啤酒发酵时产生的H2S、 SO2对铁材料会造成氧化还原腐蚀。
相同搅拌功率下，三者的粉碎气泡的能力：
平叶＞弯叶＞箭叶
相同搅拌功率下，翻动流体的能力：
箭叶式 > 弯叶 > 平叶
3挡板 作用：防止液面中心产生漩涡，改变液流的 方向，促使液体激烈翻动，增加溶解氧
W ( 0 . 1 ~ 0 . 12 ) D ( ) Z Z 0 . 5 D D
式中:
露天式锥底发酵罐
圆筒体锥底立式发酵 罐(简称锥形罐)，已 广泛用于发酵啤酒生 产。
发酵设备与反应器ppt演示课件(63页)
发酵设备与反应器
发酵设备与反应器
生物反应器的分类
发酵罐的放大
生物反应器的分类
按所用的生物催化剂的不同分
酶催化反应器
细胞生物反应器
生物反应器的分类
按反应器结构特征分
➢釜式、管式、塔式、膜式等类型
生物反应器的分类
根据细胞或组织的代谢要求
➢厌氧生物反应器
➢好氧生物反应器
➢光照生物反应器
物的能力，进而了取得最大的经济效益。
如有机酸类产生使pH下降，红霉素、洁霉素、螺旋霉素等抗生素呈碱性，使pH上升。
影响微生物细胞内的酶反应
对于同一微生物细胞， 细胞生长和代谢产物积累的最适温度往往是不同
对于同一微生物细胞， 细胞生长和代谢产物积累的最适温度往往是不同
糖缺乏，pH上升，是补料的标志之一
进而了取得最大的经济效益。
发酵过程的控制
1
温度的影响及其控制
2
PH值影响及其控制
3 泡沫的影响及其控制
4
CO2的影响及控制
温度的影响及其控制
温度对微生物生长的影响
温度对发酵代谢产物的影响
影响发酵温度的因素 最适温度来自选择温度对微生物生长的影响
（1）糖代谢 特别是快速利用的糖，分解成小分子酸、醇，使pH下降。
缺点：进罐空气处于负压，因而增加了
染菌机会，且搅拌转速甚高，有可能使
菌丝被切断，使正常的生长受到影响。
发酵罐的放大
微生物培养过程研究的三个阶段
工业发酵过程的研究，一般分为三种规模
或三个阶段：①实验室规模，进行菌种
的筛选和培养基的研究；②中试生产规
模，确定菌种培养的最佳操作条件；③
工厂生产规模，进行大规模生产，取得
发酵设备与反应器
生物反应器的分类
发酵罐的放大
生物反应器的分类
按所用的生物催化剂的不同分
酶催化反应器
细胞生物反应器
生物反应器的分类
按反应器结构特征分
➢釜式、管式、塔式、膜式等类型
生物反应器的分类
根据细胞或组织的代谢要求
➢厌氧生物反应器
➢好氧生物反应器
➢光照生物反应器
物的能力，进而了取得最大的经济效益。
如有机酸类产生使pH下降，红霉素、洁霉素、螺旋霉素等抗生素呈碱性，使pH上升。
影响微生物细胞内的酶反应
对于同一微生物细胞， 细胞生长和代谢产物积累的最适温度往往是不同
对于同一微生物细胞， 细胞生长和代谢产物积累的最适温度往往是不同
糖缺乏，pH上升，是补料的标志之一
进而了取得最大的经济效益。
发酵过程的控制
1
温度的影响及其控制
2
PH值影响及其控制
3 泡沫的影响及其控制
4
CO2的影响及控制
温度的影响及其控制
温度对微生物生长的影响
温度对发酵代谢产物的影响
影响发酵温度的因素 最适温度来自选择温度对微生物生长的影响
（1）糖代谢 特别是快速利用的糖，分解成小分子酸、醇，使pH下降。
缺点：进罐空气处于负压，因而增加了
染菌机会，且搅拌转速甚高，有可能使
菌丝被切断，使正常的生长受到影响。
发酵罐的放大
微生物培养过程研究的三个阶段
工业发酵过程的研究，一般分为三种规模
或三个阶段：①实验室规模，进行菌种
的筛选和培养基的研究；②中试生产规
模，确定菌种培养的最佳操作条件；③
工厂生产规模，进行大规模生产，取得
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解：(1)
确定发酵罐个数
n
24
6
4
N nt 1 6 72 1 19
24
24
啤
酒
啤
发
酒 酿
酵
造 工
设
艺
备
大米和部分麦芽粉与55度温水混合醪入糊化锅中，先加
啤
热到77度保持10分钟后加热到100度。在这个过程中麦芽粉 中的酶会将大米液化变成稀糊状，俗称糊化醪
酒
把大麦发芽烘干而制作成的麦芽粉与45至50度的温水均
•带有锥形底、盖的圆柱形发酵罐全面积为:
A1 πDH A1 πR R2 h12 A2 πR R2 h22
酒精发酵设备
❖ 酒精发酵罐的计算
•罐体高度、底、盖高度和罐径的尺寸关系：
↓
H 1.1～1.5D
↑
h1 0.1～0.14D h2 0.05～0.1D ←
D
→
↓ ↑
酒精发酵设备
❖ 酒精发酵罐的计算
酒精发酵设备
❖ 洗涤装置
水力洗涤器
它是由一根两头装有 喷嘴的洒水管(36mm) 组成，两头喷水管弯 有一定的弧度形成喷 嘴（9mm），喷水管 上均匀地钻有一定数 量的小孔(4mm)，喷 水管安装时呈水平， 喷水管借活接头和固 定供水管连接
❖ 洗涤装置
水力喷射洗涤装置
是一根直立的喷水管，沿轴向 安装于罐的中央，在垂直喷水 管上按一定的间距均匀地钻有 4～6mm的小孔，孔与水平呈 20O角，水平喷水管借活接头， 上端和供水总管，下端和垂直 分配管相连接，洗涤水压为 0.6～0.8MPa。水流在较高压 力下，由水平喷水管出口处喷 出，使其以48—56r／min自动 旋转，并以极大的速度喷射到 罐壁各处。而垂直的喷水管也 以同样的水流速度喷射到罐体 四壁和罐底
嫌气发酵设备
❖ 酒精发酵设备 ❖ 啤酒发酵设备
酒精发酵罐
最常见的嫌气发酵设备
30万吨啤酒发酵罐群
酒精发酵设备
❖概述
酵母将糖转化为酒精，欲获得较高的转 化率，除满足酵母生产和代谢的必要工艺条件 外，还需要一定的生化反应时间，在生化反应 过程中将释放出一定数量的生物热，若该热量 不及时移走，必将直接影响酵母的生长和代谢 产物的转化率。因此，酒精发酵罐的结构必须 首先满足上述工艺要求。此外，从结构上，还 应考虑有利于发酵液的排出及设备清洗，维修 以及设备制造安装方便等问题。
酒精发酵设备
❖ 酒精发酵罐的计算
➢发酵罐结构尺寸的确定
•发酵罐全容积按下列计算:
V V0
式中 V—发酵罐的全体积（m3）；V0—进入发酵罐的发酵液量（m3）
—装液系数， 一般取=0.85~0.90
•带有锥形底、盖的圆柱形发酵罐全容积为:
V π D2 H h1 h2 4 3 3
➢发酵罐结构尺寸的确定
精和二氧化碳，这时的产品叫作嫩啤酒。
嫩啤酒经过一段时间的零度贮存，再经过过滤器过滤，
以及杀菌、包装，便是我们经常喝到的晶莹透亮的啤酒。
啤酒发酵设备
酵母
啤酒酿造原料储存保管
啤酒发酵设备
麦芽
啤酒花
啤酒发酵设备
优质水的蓄水罐
嫩啤酒存储罐
啤酒发酵设备
糊化锅
麦汁冷却器 提取麦汁
啤酒发酵设备
装瓶
啤酒发酵设备
酒精发酵设备
❖ 酒精发酵罐
酒精发酵罐圆形体， 碟形或锥形底盖和顶 盖。灌顶装有人孔、 视镜、二氧化碳回收 管、进料管、接种管、 压力表和测量仪表接 口管等。罐底装有排 料口和排污口，罐身 上下部有取样口和温 度计接口。
❖冷却装置
中小型发酵罐采用灌 顶喷水淋于罐外壁表 面进行膜状冷却；大 型发酵罐，采用罐内 装冷却蛇管或罐内蛇 管和罐外壁喷洒联合 冷却装置。
前发酵槽
啤酒发酵设备
➢ 啤酒前、后发酵设备及计算
• 前发酵设备——前发酵室
↓
→ →
↓
→ →
↑
↑
←←
开口式
↓
←
↓
↓←←密封式前发酵室啤酒发酵设备
• 后发酵设备
卧式后发酵槽
1-人孔，2-连通接通（排气） 3-取样旋塞，4-出酒阀，5-压 力表v
酿 匀混合与糊化醪加入到糖化锅中，形成麦醪。
造
糖化锅中出来的麦醪经过过滤去除麦糟，精华部分就是
工
麦汁，把麦汁送入煮沸锅中煮沸。并在开始煮沸的时候加入 酒花。
艺
煮沸完的麦汁经过回旋沉淀，去除煮沸过程中形成的一
些凝固物，然后经过冷却至8度，称之为冷却麦汁，将冷却
麦汁加入酵母泵入发酵罐中进行发酵，酵母会将糖转化为酒
T2 )
TF T2
TF—主发酵时的发酵温度 T1，T2—冷却水进出口温度
酒精发酵设备
• 传热总系数K K由两部分传热分系数和热阻组成 传热分系数包括发酵液到蛇管壁（K1）和冷却管 壁到冷却水的传热分系数（K2） K1一般可取2700kJ/(m2h℃)
酒精发酵设备
例题
某酒精工厂，每发酵罐的进料量为24t/h，每4h装满一罐，发酵周 期为72h，冷却水的初、终温分别为20℃和25℃，若罐内采用蛇管冷 却，试确定发酵罐的罐数、结构尺寸、冷却水耗量、冷却面积和冷 却装置的主要结构尺寸。（ =0.9，传热总系数K=1932kJ/(m2h ℃) 主发酵期温度30 ℃ ，罐壁温度35 ℃ ，室外温度32 ℃,蛇管规格 53/60糖化醪密度为1076kg/m3)
酒精发酵设备
• 总的发酵热Q
Q Q1 Q2 Q3
Q1:生物合成热，Q1=V1Q’1/V’1 Q2:蒸发损失热，5％－6％Q1
Q3:罐散热
Q’1=Wcp（t2-t1）
资料报道，消耗1kg麦芽糖发酵放出的 实际热量Q1为418.6kJ
酒精发酵设备
• 对数平均温度差△Tm
Tm
(TF
T1) (TF ln TF T1
➢发酵罐罐数的确定
•对于间歇发酵，发酵罐罐数可按下式计算：
N nt 1 24
式中N－发酵罐个数； n －每24小时内进行加料单发酵罐数目； t －一次发酵周期所需时间，h
❖ 酒精发酵罐的计算
➢ 发酵罐冷却面积计算
▪ 发酵罐冷却面积的计算可按传热基本方程式来确定，即：
A Q KTm
式中 A—冷却面积（m2） ;Q—总的发酵热（J/h） ； K—传热总系数（J/m2 .h) ；△Tm—对数平均温度差
➢ 啤酒前、后发酵设备及计算
• 前发酵设备——发酵槽
前发酵槽(主发酵)－开口 式，置于发酵室内。材料为普 通钢板或钢筋混凝土或砖砌、 外面抹水泥。形式以长方形或 →A 正方形为主。为了防止啤酒中 有机酸对各种材质的腐蚀，槽 内要涂布一层特殊涂料作为保 护层(不饱和聚脂树脂、环氧 树脂，如T541)。